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导磁材料及其制备方法和包含该导磁材料的烹饪器具与流程

2022-06-22 16:34:22 来源:中国专利 TAG:


1.本发明涉及烹饪器具技术领域,尤其涉及一种导磁材料及其制备方法和包含该导磁材料的烹饪器具。


背景技术:

2.目前,相关技术中,电磁烹饪器具用的锅具一般设置有在圆周方向上的整片导磁感应加热层也称导磁层,以利用电磁烹饪器具(如电磁炉)所设置的电磁线圈,对该导磁感应加热层有发热效应,从而加热电磁烹饪锅具。
3.现有技术中用于形成该导磁层的导磁材料一般为不锈钢,其通过在锅体底部冷铆不锈钢复底片的方式,来实现电磁力加热锅体。或者,通过在锅体底部喷涂铁、不锈钢的方式形成导磁层,进而实现电磁力加热锅体。或者,通过将铁、不锈钢复合制成锅身的方式来实现电磁加热的目的。
4.然而,在锅体底部冷铆不锈钢复底片的方式,存在结合不紧密、易脱落,容易造成产品变形内凹,需要锅具具有一定直径的平底面等缺点。在锅体底部喷涂铁、不锈钢的方式,容易生锈腐蚀,需要额外在其外侧设置保护涂层。将铁、不锈钢复合制成锅身的方式,存在成本高,工艺复杂,且在高温下容易出现脱层的问题。此外,现有的导磁锅具在电磁炉上使用时还存在电磁噪音大、传热速度慢的问题。
5.因此,需要提供一种用于电磁烹饪器具的导磁材料及包含该导磁材料的烹饪器具,以至少部分地解决现有技术中存在的问题。


技术实现要素:

6.本发明的主要目的在于提供一种导磁材料及其制备方法和包含该导磁材料的烹饪器具,可以实现电磁感应加热,且在使用过程中具有发热均匀、恒温、能减少或避免变形、能减少或避免噪音的特点。
7.为实现上述发明目的,本发明采用的技术方案为:
8.根据本发明的第一方面,提供一种导磁材料,包括高熵合金和填料;
9.其中,所述高熵合金的组成元素包括mg、al、ti、v、cr、mn、fe、co、ni、cu、zn、zr、nb、mo、sn、hf、ta、w、pb、si和b中的至少四种,且所述组成元素至少包括fe、co和ni中的一种或多种;
10.所述填料包括无机多孔材料和陶瓷材料中的至少一种。
11.本发明提供的导磁材料,通过将高熵合金与填料混合制成导磁材料,不仅具有良好的磁性能,能够实现电磁感应加热,提高加热效率,而且能够增强传热性能,提高传热速度,使得锅具中的温度均匀。此外,上述导磁材料还具有恒温、能抗变形、能减少噪音的、耐蚀、耐磨等优异性能。
12.该导磁材料通过高熵合金的加入能够能使得最终包含该导磁材料电磁烹饪器具达到如下效果:发热均匀,通过调整合金元素的组成或配比,添加高导热金属元素(如cu、
al),能使得导磁材料相对于现有技术中传统的铁、不锈钢的热导率高,导热更快,导磁材料不同区域温差更小。而且,该高熵合金的居里温度较低,具有恒温的效果。抗变形,该高熵合金材料的强度高、抗塑性变形能力强,受热发生变形后随着温度的降低会恢复到最初的形状。
13.该导磁材料通过填料的加入有助于改善导磁材料的孔隙率,可以吸收一部分电磁噪音,而且通过填料的加入能改变金属导磁材料的固有频率,减少或避免与锅具发生共振的机会,进而减少电磁噪音的声贝。
14.在一种可选的实施方式中,在所述高熵合金中,所述fe、co和ni中的一种或多种的原子百分比为35%~85%,其余各组成元素的原子百分比各自独立地为5%~35%。
15.在一种可选的实施方式中,所述高熵合金包括alcrfeconi系、alcrfetini系、alcrfeconicu系、alcrfemnni系或fenialcr系中的至少一种。
16.在一种可选的实施方式中,所述无机多孔材料包括硅藻土、泡沸石或膨润土中的至少一种;和/或,
17.所述陶瓷材料包括碳化钛、氮化钛、二硼化钛、碳化硅、碳化钨、氮化硅、氮化硼、氧化钙、氧化锆、氧化铝、氧化铬或亚氧化钛中的至少一种。
18.该无机多孔材料采用硅藻土、膨润土或沸石等天然无机多孔材料制成,或者,该陶瓷材料采用碳化钛、氮化钛、二硼化钛等陶瓷类材料制成,原材料获取方便,降低制造成本,还易于与高熵合金进行混合制成导磁材料。
19.在一种可选的实施方式中,所述填料的含量为所述导磁材料的质量的1%~25%。在此范围内,不会影响最终制得的导磁材料的导磁效果,而且可以使填料充分发挥减少电磁噪音的效果。若填料的含量低于1%,则对于减少噪音的效果不明显,若填料的含量高于25%,则高熵合金的含量会过低,会影响导磁效果。
20.在一种可选的实施方式中,所述导磁材料的粒径为200目~1500目。在该范围内的导磁材料的粒径具有较好的施工性能,而且有助于降低成本,或者有助于提升导磁材料与基材的结合力,使导磁材料所形成的导磁层具有良好的表面状态。
21.根据本发明的第二方面,提供一种导磁材料的制备方法,包括以下步骤:
22.将高熵合金和填料进行混合,造粒,得到所述导磁材料;
23.其中,所述高熵合金的组成元素包括mg、al、ti、v、cr、mn、fe、co、ni、cu、zn、zr、nb、mo、sn、hf、ta、w、pb、si和b中的至少四种,且所述组成元素至少包括fe、co和ni中的一种或多种;
24.所述填料包括无机多孔材料和陶瓷材料中的至少一种。
25.该制备方法中,采用包括高熵合金和填料的混合粉末进行混合,造粒的方式所得到的导磁材料具有优异的导磁性能,可以实现电磁感应加热,且在使用过程中具有发热均匀、恒温、能减少或避免变形、能减少或避免电磁噪音。
26.在一种可选的实施方式中,所述将高熵合金和填料进行混合,造粒,具体包括:
27.将所述高熵合金与所述填料混合后进行球磨,得到混合物;
28.将所述混合物与粘结剂、第一溶剂和助剂混合均匀,得到浆料;
29.将所述浆料进行喷雾干燥,得到所述导磁材料。
30.在一种可选的实施方式中,所述制备方法满足如下条件a)~c)中的至少一者:
31.a)所述粘结剂包括粘结物质和第二溶剂,所述粘结物质包括聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮或羧甲基纤维素钠中的至少一种;
32.所述助剂包括表面活性剂、消泡剂或分散剂中的至少一种;
33.其中所述表面活性剂包括脂肪酸磺烷基酯、脂肪酸磺烷基酰胺等中的至少一种;所述分散剂包括硬脂酸单甘油酯、三硬脂酸甘油酯等中的至少一种;所述消泡剂包括聚二甲基硅氧烷、三烷基三聚氰胺、氰脲酰氯三聚氰胺、脂肪胺等中的至少一种;
34.b)所述粘结物质与所述第二溶剂的体积比为1:3~1:20;
35.c)所述浆料中,高熵合金的质量含量为30%~60%,粘结剂的质量含量为1%~10%,填料的质量含量为5%~20%,助剂的质量含量为0.2%~1%,第一溶剂的质量含量为20%~70%。
36.在一种可选的实施方式中,所述喷雾干燥的操作条件满足如下条件d)~g)中的至少一者:
37.d)雾化压力为0.3mpa~0.6mpa;
38.e)雾化气体流量为0.5m3/h~5m3/h;
39.f)进口温度为200℃~600℃;
40.g)出风口温度为50℃~200℃。
41.在一种可选的实施方式中,所述制备方法满足如下条件h)~j)中的至少一者:
42.h)所述高熵合金的粒径为6.5μm~25μm;
43.i)所述填料的粒径为6.5μm~25μm;
44.j)所制得的所述导磁材料的粒径为200目~1500目。
45.根据本发明的第三方面,提供一种烹饪器具,包括前述的导磁材料或根据前述的制备方法得到的导磁材料。
46.本发明提供的烹饪器具包括前述导磁材料,因而至少具有前面所述的导磁材料的所有特点和优点,在此不再赘述。
附图说明
47.图1(a)为本技术示例性的一种实施方式提供的高熵合金的fcc固溶体相晶格示意图;
48.图1(b)为本技术示例性的一种实施方式提供的高熵合金的bcc固溶体相晶格示意图;
49.图1(c)为本技术示例性的一种实施方式提供的高熵合金的hcp固溶体相晶格示意图;
50.图2为本技术示例性的一种实施方式提供的烹饪器具的结构示意图。
51.附图标记:
52.10-烹饪器具。
53.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本技术的实施例,并与说明书一起用于解释本技术的原理。
具体实施方式
54.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本技术附图及实施例,对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本技术提供的技术方案及所给出的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本技术保护的范围。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。
55.在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值或单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围。
56.需要说明的是,本文中使用的术语“和/或”或者“/”仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,a和/或b,可以表示:单独存在a,同时存在a和b,单独存在b这三种情况。在本文中,由术语“中的至少一者”、“中的至少一个”、“中的至少一种”或其他相似术语所连接的项目的列表可意味着所列项目的任何组合。例如,如果列出项目a、b,那么短语“a、b中的至少一者”意味着仅a;仅b;或a及b。
57.在本文中,在未作相反说明的情况下,“内”、“外”可以理解为相对于各部件本身的轮廓的内、外。
58.如背景技术中提到的,现有的导磁材料存在或多或少的缺陷,因而,为克服现有技术的不完善,满足现有市场的需要,本发明实施例的技术方案提供一种可以实现电磁感应加热、提高加热效率,且在使用过程中具有发热均匀、恒温、能抗变形、能减少噪音的效果,此外还具有耐蚀、耐磨等优异性能的导磁材料及其制备方法和烹饪器具,能够增强传热性能,提高传热速度,使锅具中的温度均匀,能够缓解现有技术中存在的传热速度慢、噪音大、易变形等问题。
59.在本技术的一些实施例中,如图1(a)、图1(b)、图1(c)所示,提供一种导磁材料,包括高熵合金和填料;
60.其中,所述高熵合金的组成元素包括mg(镁)、al(铝)、ti(钛)、v(钒)、cr(铬)、mn(锰)、fe(铁)、co(钴)、ni(镍)、cu(铜)、zn(锌)、zr(锆)、nb(铌)、mo(钼)、sn(锡)、hf(铪)、ta(钽)、w(钨)、pb(铅)、si(硅)和b(硼)中的至少四种,且所述组成元素至少包括fe(铁)、co(钴)和ni(镍)中的一种或多种;
61.所述填料包括无机多孔材料和陶瓷材料中的至少一种。
62.该导磁材料,通过将高熵合金与填料混合制成导磁材料,不仅具有良好的磁性能,能够实现电磁感应加热,提高加热效率,而且能够增强传热性能,提高传热速度,使得锅具中的温度均匀。此外,上述导磁材料还具有恒温、能抗变形、能减少噪音的、耐蚀、耐磨等优异性能。
63.详细来讲,一方面,如图1(a)、图1(b)、图1(c)所示,高熵合金为多主元合金材料,其至少包括4种或4种以上不同金属元素,一般情况下各元素原子比接近1:1,因此也称多主元合金。高熵合金至少具有如下几个特点:高熵效应,能降低合金吉布斯自由能,提高合金的强度与硬度。晶格畸变效应,晶格畸变会增加位错运动阻力,从而会显著增加合金的硬度、强度。迟滞扩散效应,高熵合金中不同元素原子尺寸差导致晶格畸变,不同原子间相互
作用,严重影响原子的扩散速率,凝固时需要借助各元素协同扩散才能达到相分离平衡。扩散速率受限抑制了新相的形核和晶粒长大,一些高熵合金中有纳米晶析出,在一定体积的晶体内,晶粒的数目越多,晶界就越多,晶粒就越细,并且不同位向的晶粒也越多,因而塑性变形的抗力也越大。鸡尾酒效应,高熵合金的性能不只是各元素性质简单叠加或平均,还有不同元素的相互作用,最终使高熵合金呈现出复合效应。从而,利用高熵合金的上述热力学上的高熵效应、结构上的晶格畸变效应、动力学上的迟滞扩散效应、性能上的鸡尾酒效应,不仅能使得该导磁材料具有较高的强度和硬度,具有抗塑性变形、低居里温度的性能,而且使该导磁材料具有耐蚀、抗氧化、高导热、高导磁的性能。而且采用包含上述四种及以上的元素的高熵合金,更有助于发挥导磁材料的高导磁、耐蚀、不易变形等性能。
64.上述导磁材料由于包含了上述高熵合金,能使得最终包含该导磁材料电磁烹饪器具达到如下效果:(1)发热均匀,通过调整合金元素的组成或配比,添加高导热金属元素如cu、al,能使得导磁材料相对于现有技术中传统的铁、不锈钢的热导率高,导热更快,导磁材料不同区域温差更小。(2)恒温,铁磁物质被磁化后具很强的磁性,但这种强磁性是与温度有关的,随着铁磁物质温度的升高、金属点阵热运动加剧,会影响磁畴的有序排列。但在未达到一定温度时,热运动不足以破坏磁畴的平行排列,此时任何宏观区域的平均磁矩仍不为零,物质仍具有磁性,只是平均磁矩随温度升高而减小。当温度达到一定时由于分子剧烈的热运动,磁畴便会瓦解,平均磁矩降为零,铁磁物质的磁性消失而转变为顺磁物质,与磁畴相联系的一系列铁磁性质(如高磁导率、磁致伸缩等)全部消失,磁滞回线消失,变成直线,相应的铁磁物质的磁导率转化为顺磁物质的磁导率。与铁磁性消失时所对应的温度即为居里温度。该高熵合金材料bcc相和fcc相会显著降低合金的居里温度,当温度达到居里点后,材料由铁磁性变为顺磁性,在电磁炉上停止发热或者发热功率极低,温度无法继续上升,当温度降低后又继续发热,最终锅具温度在居里点附近达到动态平衡。(3)抗变形,该高熵合金材料的强度高、抗塑性变形能力强,受热发生变形后随着温度的降低会恢复到最初的形状;而且,该高熵合金材料能使各晶粒的变形比较均匀,不至于过于集中在少数晶粒上,使其变形严重;利用该高熵合金材料所具有的发热均匀的特点,能避免温度高的部分热膨胀大,温度低的部分热膨胀小,所导致的形变问题;利用该高熵合金材料所具有的恒温效果,能使其在电磁炉上使用时温度不会过高,从而避免过高的温度带来过高的热膨胀而引起的变形。
65.另一方面,导磁材料中还含有填料,填料可以为无机多孔材料,或者为陶瓷类材料,或者为无机多孔材料和陶瓷材料的混合物。通过填料的加入有助于改善导磁材料的孔隙率,可以吸收一部分电磁噪音,而且通过填料的加入能改变金属导磁材料的固有频率,减少或避免与锅具发生共振的机会,进而减少电磁噪音的声贝。
66.该导磁材料所包含的高熵合金中,至少包含四种或四种以上元素,且这四种或四种以上元素中需含有fe、co、ni中的至少一种。例如,高熵合金所包含的四种或四种以上的元素中包含fe,或者包含co,或者包含ni,或者包含fe和co,或者包含fe和ni,或者包含co和ni,或者包含fe、co和ni等。利用该高熵合金中的fe、co、ni中的至少一种元素可以发挥导磁性能,并且,与其他元素复合制成高熵合金后,利用高熵合金的鸡尾酒效应,还能提高导磁材料的耐蚀性、耐磨性、强度等。
67.在一些实施例中,上述高熵合金与填料可以通过造粒结合的方式,形成该导磁材
料。
68.在一些实施例中,在所述高熵合金中,所述fe、co和ni中的一种或多种的原子百分比为35%~85%,进一步可选为40%~80%,进一步可选为50%~70%。典型但非限制性的,fe、co和ni中的至少一种的总原子百分比例如可以为35%、38%、40%、42%、45%、48%、50%、52%、55%、58%、60%、62%、65%、68%、70%、75%、80%、85%以及这些点值中的任意两个所构成的范围中的任意值。例如,当高熵合金中包含fe时,fe的原子百分比为35%~85%;或者当高熵合金中包含ni时,ni的原子百分比为35%~85%;或者当高熵合金中包含fe和ni时,fe和ni的总原子百分比为35%~85%。对于该高熵合金中包含fe、co和ni中的任意两种或三种时,各元素的具体原子占比可以在上述范围内进行调节,只要使其总的原子百分比为35%~85%即可,本技术实施例对于各元素具体的数值不作限定。
69.上述fe、co、ni元素属于铁磁性元素,因而导磁材料中的高熵合金需要含有fe、co、ni元素中的至少一种来实现导磁性;此外形成高熵合金的条件包括所含有的元素种类不低于四种,且各种元素原子占比均大于5%。因此,综合考虑高熵合金材料的特性以及导磁性材料的特性,需要使fe、co和ni中的一种或多种的原子百分比在35%~85%的范围内,这样能保证正常导磁,也能满足高熵合金的需求。
70.应理解,该高熵合金中,除包含上述fe、co和ni中的至少一种元素外,还包括如上所述的其他元素,使得最终得到的高熵合金中至少含有四种元素,而其余各组成元素的原子百分比各自独立地为5%~35%,例如可以为5%、8%、10%、12%、15%、20%、25%、30%、35%以及这些点值中的任意两个所构成的范围中的任意值。
71.在此范围内,有助于保证高熵合金材料的多主元特性,充分发挥导磁元素的高导磁性,且保证高熵合金自身的合金性能。
72.本文中,如无特殊说明,高熵合金中各组成元素的含量以原子分数或原子百分比计,例如可表示为35%~85%,或35at.%~85at.%,或者35原子%~85原子%。
73.在一些实施例中,所述高熵合金可以为alcrfeconi系,可以为alcrfetini系,可以为alcrfeconicu系,可以为alcrfemnni系,可以为fenialcr系等。
74.进一步,高熵合金可以为alcr5fe3co3ni
2.5
、alcrfe2coni3cu、alcr2femnni2、al2crfe3tini等。
75.应理解,在其他实施例中,高熵合金还可以为包含如上至少四种组成元素、具有不同成分配比的合金材料,在此不再一一列举。
76.为了使得该导磁材料能够达到减少或避免噪音的效果,可将填料与高熵合金混合制备得到该导磁材料,其中的填料可以起到减少电磁噪音的目的,该填料可以为无机多孔材料或陶瓷材料或二者的混合物。在一些实施例中,所述无机多孔材料包括硅藻土、泡沸石或膨润土中的至少一种;具体地,无机多孔材料可以为硅藻土,可以为泡沸石,可以为膨润土,可以为硅藻土和泡沸石的任意比例混合物,可以为膨润土和泡沸石的任意比例混合物,可以为硅藻土、膨润土和泡沸石的任意比例混合物等。需要说明的是,由于硅藻土、膨润土或泡沸石的材料特性相似,因此,当无机多孔材料为硅藻土、膨润土或泡沸石中的多种混合(包括两种和两种以上)时,各成分按照任意比例混合均可。例如,当无机多孔材料为硅藻土和泡沸石的混合物时,对于硅藻土和泡沸石可以为任意比例混合均不会影响导磁材料的性能,其具体比例或含量不作特殊限制,可由本领域技术人员根据实际情况进行调控。此外,
在其他实施例中,无机多孔材料并不限于以上所列举的几种材料,而是还可以采用具有类似结构或性质的无机多孔材料。
77.该无机多孔材料采用硅藻土、膨润土或沸石等天然无机多孔材料制成,原材料获取方便,降低制造成本,还易于与高熵合金进行混合制成导磁材料。
78.在一些实施例中,所述陶瓷材料包括碳化钛、氮化钛、二硼化钛、碳化硅、碳化钨、氮化硅、氮化硼、氧化钙、氧化锆、氧化铝、氧化铬或亚氧化钛中的至少一种。具体地,陶瓷材料可以为碳化钛,可以为氮化钛,可以为二硼化钛,可以为碳化硅,可以为碳化钨,可以为氮化硅,可以为氮化硼,可以为氧化钙,可以为氧化锆,可以为氧化铝,可以为氧化铬,可以为亚氧化钛,可以为碳化钛和氮化钛,可以为二硼化钛、碳化硅和碳化钨,可以为氮化硅、氮化硼和氧化钙,可以为氧化锆、氧化铝、氧化铬和亚氧化钛等。应理解,如上所述,由于碳化钛、氮化钛、二硼化钛等陶瓷材料特性相似,因此,当陶瓷材料为上述几种材料的多种混合(包括两种和两种以上)时,各成分按照任意比例混合均可,本技术实施例对于其具体比例或含量不作特殊限制,可由本领域技术人员根据实际情况进行调控。此外,在其他实施例中,陶瓷材料并不限于以上所列举的几种材料,而是还可以采用具有类似结构或性质的陶瓷材料。
79.该陶瓷材料采用碳化钛、氮化钛、二硼化钛等陶瓷类材料制成,原材料获取方便,有助于降低制造成本,还易于与高熵合金进行混合制成导磁材料。
80.该导磁材料中,填料的加入能增大导磁材料的孔隙率,可以吸收一部分电磁噪音;填料的加入也可改变金属导磁材料的固有频率,避免与锅具发生共振的机会,减少了电磁噪音的声贝。在一些实施例中,所述填料的含量为所述导磁材料的质量的1%~25%。进一步可以为1%~20%,进一步可以为2%~15%。典型但非限制性的,填料的含量例如可以为1%、2%、2.5%、2.8%、3%、3.2%、3.5%、3.8%、4%、4.5%、4.8%、5%、5.5%、6%、6.2%、6.8%、7%、8%、9%、10%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、21%、22%、23%、24%、25%以及这些点值中的任意两个所构成的范围中的任意值。该导磁材料中,填料的含量需要在适宜的范围内,尤其是在上述范围内,不会影响最终制得的导磁材料的导磁效果,而且可以使填料充分发挥减少电磁噪音的效果。若填料的含量低于1%,则对于减少噪音的效果不明显,若填料的含量高于25%,则高熵合金的含量会过低,会影响导磁效果。
81.在一些实施例中,所述导磁材料的粒径为200目~1500目,进一步可以为200~1200目,进一步可以为300~1000目。典型但非限制性的,导磁材料的粒径例如可以为200目、300目、320目、400目、450目、500目、600目、700目、800目、900目、1000目、1100目、1200目、1300目、1500目以及这些点值中的任意两个所构成的范围中的任意值。在该范围内的导磁材料的粒径具有较好的施工性能,而且有助于降低成本,或者有助于提升导磁材料与基材的结合力,使导磁材料所形成的导磁层具有良好的表面状态。
82.根据本发明,在一些实施例中,还提供一种导磁材料的制备方法,包括以下步骤:
83.将高熵合金和填料进行混合,造粒,得到所述导磁材料;
84.其中,所述高熵合金的组成元素包括mg、al、ti、v、cr、mn、fe、co、ni、cu、zn、zr、nb、mo、sn、hf、ta、w、pb、si和b中的至少四种,且所述组成元素至少包括fe、co和ni中的一种或多种;
85.所述填料包括无机多孔材料和陶瓷材料中的至少一种。
86.该制备方法中,采用包括高熵合金和填料的混合粉末进行混合,造粒的方式所得到的导磁材料具有优异的导磁性能,可以实现电磁感应加热,且在使用过程中具有发热均匀、恒温、能减少或避免变形、能减少或避免电磁噪音。
87.该导磁材料的制备过程简单、易于控制、可行性高,且对环境污染少,适合工业化规模生产。
88.本领域技术人员能够理解的是,本发明的导磁材料的制备方法与前述的导磁材料是基于同一发明构思的,该导磁材料的制备方法中关于导磁材料的成分、类型等方面的描述,可参照前述导磁材料部分的阐述,在此不再一一赘述。
89.在一些实施例中,所述将高熵合金和填料进行混合,造粒,具体包括:
90.将所述高熵合金与所述填料混合后进行球磨,得到混合物;
91.将所述混合物与粘结剂、第一溶剂和助剂混合均匀,得到浆料;
92.将所述浆料进行喷雾干燥,得到所述导磁材料。
93.上述助剂可以包括表面活性剂、消泡剂或分散剂中的至少一种;
94.其中所述表面活性剂包括脂肪酸磺烷基酯、脂肪酸磺烷基酰胺等中的至少一种;所述分散剂包括硬脂酸单甘油酯、三硬脂酸甘油酯等中的至少一种;所述消泡剂包括聚二甲基硅氧烷、三烷基三聚氰胺、氰脲酰氯三聚氰胺、脂肪胺等中的至少一种。本技术实施例对于助剂的具体类型不作限制。
95.在一些实施例中,所述制备方法满足如下条件a)~c)中的至少一者:
96.a)所述粘结剂包括粘结物质和第二溶剂,所述粘结物质包括聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮或羧甲基纤维素钠中的至少一种;
97.b)所述粘结物质与所述第二溶剂的体积比为1:3~1:20;
98.c)所述浆料中,高熵合金的质量含量为30%~60%,粘结剂的质量含量为1%~10%,填料的质量含量为5%~20%,助剂的质量含量为0.2%~1%,第一溶剂的质量含量为20%~70%。
99.在一些实施例中,所述喷雾干燥的操作条件满足如下条件d)~g)中的至少一者:
100.d)雾化压力为0.3mpa~0.6mpa;
101.e)雾化气体流量为0.5m3/h~5m3/h;
102.f)进口温度为200℃~600℃;
103.g)出风口温度为50℃~200℃。
104.在一些实施例中,所述制备方法满足如下条件h)~j)中的至少一者:
105.h)所述高熵合金的粒径为6.5μm~25μm;
106.i)所述填料的粒径为6.5μm~25μm;
107.j)所制得的所述导磁材料的粒径为200目~1500目。
108.在一些具体的实施方式中,该导磁材料的制备具体包括以下步骤:
109.(1)制备混合物。
110.将如上所述的高熵合金与填料如无机多孔材料和/或陶瓷材料充分混合后进行球磨,得到混合物。
111.采用球磨的方式将二者进行混合,一方面可以使不同类型的两种材料进行充分混
合,另一方面,可以使高熵合金粉末粒径变小、均匀化。
112.混合时,高熵合金与填料的质量比例如可以为(30~60):(0.6~5.3)。
113.其中,高熵合金的粒径为6.5μm~25μm(即500~2000目);填料的粒径为6.5μm~25μm。在该粒径范围内,一方面可以完整保留导磁材料的表面结构,保证导磁材料的耐磨、耐蚀、导磁效果,另一方面可以保证喷雾造粒的效果。
114.(2)制备粘结剂。
115.粘结剂包括粘结物质和第二溶剂的混合物。其中,粘结物质可以为聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮或羧甲基纤维素钠等,第二溶剂可以为乙醇、丙酮或水等。
116.制备粘结剂时,可以将有机粘结物质放入盛有一定量溶剂的烧杯中,在水浴炉中加热,使用玻璃棒搅拌粘结剂,直至烧杯中形成的液体变成透明状,粘结物质充分溶解,去除杂质并冷却后即可得到粘结剂,备用。其中,粘结物质如聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮或羧甲基纤维素钠与第二溶剂如乙醇、丙酮或水的体积比为1:3~1:20。
117.(3)制备浆料。
118.将步骤(1)得到的混合物加入到第一溶剂如水中,搅拌均匀,再加入步骤(2)得到的粘结剂和助剂,搅拌均匀,时间为30~50min,得到浆料。
119.所得到的浆料中,高熵合金的质量含量为30%~60%,优选为40%~50%;粘结剂的质量含量为1%~10%,优选为3%~8%;填料的质量含量为5%~20%,优选为8%~15%;助剂的质量含量为0.2%~1%,优选为0.2%~0.8%;第一溶剂的质量含量为20%~70%,优选为40%~50%。
120.(4)造粒。
121.将步骤(3)得到的浆料进行喷雾干燥处理,造粒,得到导磁材料。
122.其中,喷雾干燥的条件包括:
123.雾化压力为0.3mpa~0.6mpa,优选为0.4mpa~0.5mpa;雾化气体流量为0.5m3/h~5m3/h,优选为1m3/h~3m3/h;进口温度为200℃~600℃,优选为300℃~400℃;出风口温度为50℃~200℃,优选为80℃~160℃。
124.在一些实施例中,所制得的所述导磁材料的粒径为200目~1500目。在该范围内的导磁材料的粒径具有较好的施工性能,而且有助于降低成本。
125.根据本发明,在一些实施例中,如图2所示,还提供一种烹饪器具10,包括前述的导磁材料或根据前述的制备方法得到的导磁材料。
126.该烹饪器具10可以为电磁烹饪器具,如可以为电饭煲、电压力锅、电磁炉或其他类型电磁加热炊具。
127.示例性的,该烹饪器具10可以包括电磁烹饪锅具和加热装置如电磁炉,可以在该电磁烹饪锅具的至少部分底部上设置由上述导磁材料所形成的导磁层,利用该导磁层与电磁炉中产生交变磁场相互作用,交变磁场在导磁层上产生交变感应涡流,从而对锅底及盛装腔内的食物进行加热。
128.应理解,本技术提供的烹饪器具包括如上所述的导磁材料,具有前面所述的导磁材料的所有特点和优点,在此不再赘述。
129.为了便于理解本发明,下面结合具体实施例、对比例和试验例,对本发明作进一步说明。以下具体实施例和对比例中,如无特别说明,所用的材料均可商购获得。
130.实施例1
131.一种导磁材料,包括高熵合金和硅藻土,其中,高熵合金为alcr2fe3co3ni2,硅藻土的含量为导磁材料的质量的5%。
132.导磁材料的粒径为200目~300目。
133.实施例2-5
134.实施例2-5与实施例1的主要区别在于,高熵合金的类型。
135.实施例2中,高熵合金为alcrfe2coni3cu;
136.实施例3中,高熵合金为alcr2femnni2;
137.实施例4中,高熵合金为al2crfe3tini;
138.实施例5中,高熵合金为mgzrfe2cuco2;
139.其余均与实施例1相同。
140.实施例6-10
141.实施例6-10与实施例1的主要区别在于,填料的类型。
142.实施例6中,填料为泡沸石;
143.实施例7中,填料为膨润土;
144.实施例8中,填料为硅藻土和泡沸石的混合物;
145.实施例9中,填料为碳化钛;
146.实施例10中,填料为碳化硅和氮化硼的混合物;
147.其余均与实施例1相同。
148.实施例11-13
149.实施例11-13与实施例1的主要区别在于,填料的含量。
150.实施例11中,硅藻土的含量为导磁材料的质量的1%;
151.实施例12中,硅藻土的含量为导磁材料的质量的15%;
152.实施例13中,硅藻土的含量为导磁材料的质量的25%;
153.其余均与实施例1相同。
154.实施例14-15
155.实施例14-15与实施例1的主要区别在于,导磁材料的粒径。
156.实施例14中,导磁材料的粒径为800目~1000目;
157.实施例15中,导磁材料的粒径为1200目~1500目。
158.其余均与实施例1相同。
159.实施例16
160.一种导磁材料的制备方法,该导磁材料包括高熵合金和硅藻土,其中,高熵合金为alcr2fe3co3ni2;所述制备方法包括以下步骤:
161.(1)制备混合物,将如上所述的高熵合金与填料如硅藻土充分混合后进行球磨,得到混合物。
162.其中,高熵合金的粒径为10μm;填料的粒径为10μm。
163.(2)制备粘结剂,粘结剂包括粘结物质聚乙烯醇和第二溶剂乙醇的混合物。制备粘结剂时,可以将有机粘结物质放入盛有一定量溶剂的烧杯中,在水浴炉中加热,使用玻璃棒搅拌粘结剂,直至烧杯中形成的液体变成透明状,粘结物质充分溶解,去除杂质并冷却后即
可得到粘结剂,备用。其中,聚乙烯醇与乙醇体积比为1:10。
164.(3)制备浆料,将步骤(1)得到的混合物加入到第一溶剂水中,搅拌均匀,再加入步骤(2)得到的粘结剂和助剂,搅拌均匀,时间为30min,得到浆料。
165.所得到的浆料中,高熵合金的质量含量为50%;粘结剂的质量含量为5%;填料的质量含量为15%;助剂的质量含量为0.5%;第一溶剂的质量含量为29.5%。
166.(4)将步骤(3)得到的浆料进行喷雾干燥处理,造粒,得到导磁材料。其中,喷雾干燥的条件包括:雾化压力为0.4mpa;雾化气体流量为1m3/h;进口温度为300℃;出风口温度为80℃。
167.所制得的所述导磁材料的粒径为200目~300目。
168.实施例17-18
169.实施例17-19与实施例16的主要区别在于,所得到的浆料。
170.实施例17中,所得到的浆料中,高熵合金的质量含量为40%;粘结剂的质量含量为8%;填料的质量含量为8%;助剂的质量含量为0.2%;第一溶剂的质量含量为43.8%。
171.实施例18中,所得到的浆料中,高熵合金的质量含量为30%;粘结剂的质量含量为10%;填料的质量含量为20%;助剂的质量含量为1%;第一溶剂的质量含量为39%。
172.其余均与实施例16相同。
173.实施例19-20
174.实施例19-20与实施例16的主要区别在于,喷雾干燥的条件。
175.实施例19中,喷雾干燥的条件包括:雾化压力为0.5mpa;雾化气体流量为3m3/h;进口温度为400℃;出风口温度为160℃。
176.实施例20中,喷雾干燥的条件包括:雾化压力为0.6mpa;雾化气体流量为5m3/h;进口温度为600℃;出风口温度为200℃。
177.其余均与实施例16相同。
178.对比例1
179.本对比例中,导磁材料采用的是现有的不锈钢材料。
180.对比例2
181.本对比例中,导磁材料采用的是现有熔射铁导磁材料。
182.试验例1
183.分别测试实施例1-20和对比例1-2中的导磁材料应用于烹饪器具上的相关性能,测试方法如下所示,测试结果如表1所示。
184.具体的测试方法如下所示。
185.初始功率:采用标准电磁炉测试锅具初始输出功率。
186.内凹变化:将产品初始状态进行整底至内凹0.3mm以内,按照gb_t32147-2015《家用电磁炉适用锅》进行测试。
187.盐雾寿命:按照中性盐雾测试(nss)方法进行测试。
188.表1各实施例和对比例的性能测试结果
[0189] 初始功率/w内凹变化/mm盐雾测试寿命/h实施例121001.23126实施例221001.44132
实施例319000.97147实施例415800.56108实施例518700.8376实施例621001.12124实施例721001.24128实施例821001.05135实施例921000.95142实施例1021001.32158实施例1121001.47155实施例1219000.86106实施例1318200.7788实施例1421001.22119实施例1521001.26124实施例1621001.22122实施例1721001.35118实施例1821001.52134实施例1921001.19118实施例2021001.25127对比例116002.856对比例221001.68
[0190]
由表1的数据可以看出,本技术实施例1-20提供的导磁材料,相较于对比例1和2提供的现有的不锈钢材料或熔射铁导磁材料,具有更好的导磁性能,而且不易变形,耐蚀性更好,有助于延长使用寿命。
[0191]
以上所述仅为本技术的优选实施例而已,并不用于限制本技术,对于本领域的技术人员来说,本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本技术的保护范围之内。
再多了解一些

本文用于企业家、创业者技术爱好者查询,结果仅供参考。

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